JP2001168119A - 部品をカプセル材料で包む方法 - Google Patents

部品をカプセル材料で包む方法

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JP2001168119A JP2000119645A JP2000119645A JP2001168119A JP 2001168119 A JP2001168119 A JP 2001168119A JP 2000119645 A JP2000119645 A JP 2000119645A JP 2000119645 A JP2000119645 A JP 2000119645A JP 2001168119 A JP2001168119 A JP 2001168119A
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ラッセル・ジェイ・ヴァンレンズ
J Sukushipuhaku Mark
マーク・ジェイ・スクシプハク
C Hoffman Gregory
グレゴリー・シー・ホフマン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カプセル材料の熱膨張応力を吸収することが
できるカプセル材料でつつまれた装置の提供。 【解決手段】 カプセルでつつまれた装置は、ケース1
4の壁とカプセル材料30との間に配置された内袋26
を有する。内袋26は、カプセル材料30が全くない空
隙を形成し、カプセル材料のさまたげられることのない
熱膨張を可能にする。カプセルでつつまれた装置の熱膨
張応力を低減することによってカプセルで包まれた装置
の信頼性が改良される。この装置は、ケース内に部品を
設置し、ケース内に内袋を配置し、内袋が膨張した状態
でカプセル材料を入れ、内袋を収縮することによって形
成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カプセルによって
包まれた部品の分野及びこのような部品の製造に関す
る。本発明は、振動及び腐食性を有する環境に対する部
品の抵抗性を改良するためにカプセルに包まれる電気部
品の分野に関する。
【0002】
【従来の技術】カプセルに包む方法は、包囲材料によっ
て比較的もろい部品を包囲し、これによって部品への機
械的支持を提供し、部品が大気環境に接触しないように
する方法である。ソリッドステート型の電気装置は、振
動の負荷及び/又は腐食が生じる環境に対して露出され
ることによって生じる機械的又は電気的劣化によって印
刷回路基板の故障が生じることが知られている。本発明
の発明者は、高水準の振動及び/又は腐食性の大気があ
る海上での環境において使用される部品を提供する。海
上の環境においてそれらの性能を改良するためにこのよ
うな部品をカプセルで包むことは知られている。このよ
うな用途で通常使用されるカプセルの材料は、加工性、
機械的強度、及び電気絶縁特性によって選択されたエポ
キシ樹脂である。通常、実施されるように、カプセルの
材料は、電気装置を包むケースに液体の状態で注がれ、
硬化してそのケース内に電気装置を包み込む固体質量部
分を形成することができる。
【0003】公知の処理は、振動及び環境的な損傷に対
して部品を保護するために有効であるが、カプセル材料
の熱膨張の特性によって生じる機械的な損傷によって故
障が生じる。例えば、プラスティックケースに成形され
ることによってピンが完全に拘束されるとき、伝導性ピ
ンが印刷回路基板のはめ合いコネクタに直接半田付けさ
れる場所で機械的な障害が生じる。印刷回路基板とケー
スとの間に配置されたカプセル材料は、熱膨張及び熱収
縮を受ける。カプセル材料の熱膨張は、ケースから離れ
た印刷回路基板を移動する傾向がある。しかしながら、
半田付けされた場所において、印刷回路基板は、ケース
から固定距離離れた距離に維持される。カプセル材料の
熱膨張は、印刷回路基板及び/又は半田接続部分に許容
しがたい大きな力を加える。カプセルでつつまれた電気
部品は異なる熱膨張の結果故障することが知られてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】カプセル材料の熱膨張か
ら生じる故障を避けるために部品を包む特別に改良され
た方法がある。また、熱膨張による故障に対する大きな
抵抗を有するカプセルで包まれた部品に対する特別な必
要性がある。
【0005】ケース内に内袋を配置することと、前記ケ
ース内に少なくとも1つの部品を設置することと、前記
ケース内にカプセル材料を液体の状態で入れ、前記内袋
が膨張した状態にあるときカプセル材料を固体に変化さ
せることと、内袋を収縮させることと、を有するケース
内に部品をカプセル材料で包むことを特徴とする方法が
示される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して詳細に説明する。
【0007】ケース内に配置されたカプセル材料の熱膨
張に対応する方法及び装置が示される。図1ないし図3
に示した実施の形態において、電子印刷回路基板は、ケ
ース内のカプセルに包まれる。装置10は、ケース14
内に包囲された印刷回路基板12を含む。当業者が知る
ように、ケース14は、一体に成形された射出成形プラ
スティック部品であり、このプラスティック部品の一部
の底壁が図1に示されている。複数の電子素子16は、
印刷回路基板12に取り付けられている。電子素子16
は、例えば、電源の機能を実行するために必要な回路の
ような回路全体及び回路の一部を構成する。電気基板1
2への電気接続は、1つまたは複数の導電性ピン18に
よって提供される。ピン18は、射出成形の技術分野で
公知なようにケース14の壁内で密封される。各ピン
は、回路基板12に取り付けられたコネクタ20に半田
付けされ、それによってケース14と回路基板12との
間に機械的及び電気的接続を行う。また、回路基板12
は、ケース14の壁の一体的な部分として形成された支
柱22によって機械的に支持される。また、回路基板1
2を支柱に取り付けるネジ24が示される。
【0008】ケース内に内袋26が配置され、接着剤2
8によってケースの表面に取り付けられている。内袋2
6は、大気圧より高い内圧まで膨張されるされるとき、
所定の形状をとる可撓性壁部材によって構成される中空
の構造である。内袋26は、ポリビニルクロライド(P
VC)のような可撓性気密材料の形態である。しかし、
製造容易性、絶縁特性、熱及び使用すべきカプセル材料
と矛盾しない内袋26を製造する他の材料を選択するこ
ともできる。図1の実施の形態において、内袋26は、
熱密封処理によって各縁部29で密封された二層のPV
Cからなる。内袋26は、支柱26の周りに適合するた
めに1つの場所に形成された密封穴27を有するものと
して示されている。このような密封穴27は、内袋26
の平面図である図4にさらにはっきりと示される。図4
は、図1ー3における内袋26の断面A−Aの場所を示
す。内袋26は、所望の形状に形成され、ケース14の
少なくとも一部の形状に対応することが好ましい。内袋
26の形状は、さらに以下に完全に説明するようにカプ
セル材料のないケース14内の所望の空隙の形状に合致
するように選択される。内袋26の内部は、内袋が膨張
したとき所望の形状をとるように空気または他の流体で
充填される。内袋26は、ケース14内に設置される前
に、膨張されるが、ある場合には収縮した状態で設置さ
れ、それがケース14内に配置された後、膨張されるよ
うにしてもよい。
【0009】カプセル材料30がケース14内に配置さ
れた後、図2は図1の装置10を示す。カプセル材料3
0を充填する前、印刷回路基板12と電気装置16とケ
ース14は、部品から水分をとり除くために十分な時
間、所定の上昇温度まで予備加熱される。流体状態のカ
プセル材料は、所定の水準になるまでケース14に注が
れる。ある実施の形態において、回路基板12の下に空
気が捕捉されることを防止するためにカプセル材料を流
しながら、ケース14とカプセルで包囲された部品を傾
斜し、装置全体を完全にケースで包む必要がある。図1
ないし図3の実施の形態において、内袋26は、印刷回
路基板12のどの場所にも接触しないように配置され
る。これは、カプセル材料30が内袋26の近傍の回路
基板12の側に配置された電子素子16を完全に包囲す
ることを保証する。カプセル材料30は、内袋26が膨
張した状態で硬化して固体の状態に変化され、それによ
ってケース内に所望の場所でカプセル材料30のない空
隙が形成される。
【0010】図3は、ケース14を通して開けられた穴
32を有し、内袋26に穴34が形成された図1ないし
図2の装置を示す。この穴34は、内袋26の内側を装
置10の大気環境と流体連通し、その大気環境と圧力の
平衡をとることができる。カプセル材料30が温度の上
昇によって膨張するので、カプセル材料30がない内袋
26によって形成される空間は、カプセル材料30の熱
膨張を受け入れるために小さくなる。穴34がない場合
には、カプセル材料30の変化と、その結果生じるカプ
セル材料がない空隙の容量の減少を生じ、内袋26の圧
力の望ましくない増大を生じ、カプセル材料30の妨げ
られない熱膨張の空間を提供する望ましい効果を無効に
する。カプセル材料30が内袋26によって形成される
空隙に自由に膨張するので、印刷回路基板及び取り付け
られた構造に発生する応力は減少する。内袋26の材料
は、装置の作動中に可撓性を維持し、有害な影響を受け
ることなく、その作動寿命を通じて装置10内に残るよ
うに選択される。
【0011】穴34を形成するために穴32を開けるか
その他の方法でケース14を貫通する代わりに、カプセ
ル30の上方の水準の上に延びる内袋26の一部を切断
することによって形成することもできる。別の例とし
て、内袋26の壁に弁を取り付け、カプセル材料30の
領域の外側から接近可能としてもよい。カプセル材料3
0は、固体状態に変化されると、弁は、内袋26の内側
と大気環境との間に流通路を提供する。
【0012】内袋26とカプセル材料30は、完全に組
み立てられた装置10とともに供給されるか、または、
回路基板12とケース14の組み立てに続いて設置され
るキットとして分離して供給される。このようなキット
は、カプセル材料30の供給源とともにケース14内に
嵌合するように形成された内袋26を含む。また、キッ
トは、カプセル材料30をケース14内に注ぎながら、
内袋26を適当な位置に取り付けるために液体接着剤の
管のような接着剤28の供給源を有する。
【0013】本発明の好ましい実施の形態を示し説明し
たが、このような実施の形態は、例示としてのみ提供さ
れる。種々の変形例、変更及び等価物は、本発明から逸
脱することなく当業者によって行われる。例えば、図1
ないし図3に示す実施の形態は、電気印刷回路基板であ
る。例えば、他の実施の形態は、ケースに取り付けられ
た分離した電気部品、機械的装置、センサ、またはもろ
い容器を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】膨張した内袋の近くのケース内に取り付けられ
た印刷回路基板の部分断面図である。
【図2】カプセル内に包まれた後、図1の装置の部分断
面図である。
【図3】ケースを通る穴を開けることによって内袋に穴
を開ける図2の装置の部分断面図である。
【図4】図1ないし図3の内袋の平面図である。
【符号の説明】
10 装置 12 印刷回路基板 14 ケース 16 電子素子 18 ピン 24 ねじ 22 支柱 28 接着剤 27,32,34 穴 26 内袋 28 接着剤 29 縁部 30 カプセル材料
フロントページの続き (72)発明者 ラッセル・ジェイ・ヴァンレンズ アメリカ合衆国ウィスコンシン州53227, ウエスト・アリス,ルート・リバー・パー クウェイ 2380 (72)発明者 マーク・ジェイ・スクシプハク アメリカ合衆国ウィスコンシン州53158, プレザント・プレイリー,107・ストリー ト 3606 (72)発明者 グレゴリー・シー・ホフマン アメリカ合衆国ウィスコンシン州53098, ウォータータウン,ノース・セカンド・ス トリート 1009 Fターム(参考) 4M109 AA01 BA04 BA07 CA02 CA04 5F061 AA01 BA04 BA07 CA02 CA04

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケース内(14)に内袋(26)を配置
    することと、 前記ケース内に少なくとも1つの部品(16)を設置す
    ることと、 前記ケース内にカプセル材料(30)を液体の状態で入
    れ、前記内袋が膨張した状態でカプセル材料を固体に変
    化させることと、前記内袋を収縮させることと、を有す
    ることを特徴とするケース内に部品をカプセル材料で包
    む方法。
  2. 【請求項2】 前記内袋をケース内に配置することは、
    前記内袋を接着剤(28)でケースの表面に取り付ける
    こと含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記内袋をケース内に配置することは、
    前記内袋を少なくとも1つの部品のいずれの部分にも接
    触しないように前記内袋を配置することを含むことを特
    徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記内袋をケース内に膨張した状態で配
    置することと、前記カプセル材料が固体状態に変化した
    後、前記内袋を収縮させることを特徴とする請求項1に
    記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記内袋を収縮することは、前記内袋に
    穴を開けることを含むこと特徴とする請求項4に記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 前記ケース内に回路基板(12)を配置
    することと、 前記回路基板に取り付けたコネクタ(20)を前記ケー
    スに取り付けたピン(18)に溶接することと、を含む
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記ケースに少なくとも1つの部品を設
    置することは、前記ケース内に回路基板を配置すること
    と、 前記回路基板の一部を前記ケースに取り付けることと、
    を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記ケースの底面に前記内袋をとりつけ
    ることと、 前記内袋の上の前記ケースに回路基板をとりつけること
    と、 前記内袋と前記回路基板との間にカプセル材料が流れる
    ことを保証するために前記ケース内に前記カプセル材料
    を注ぎながら前記ケースを傾斜することと、を含むこと
    を特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記内袋を所定の形状に形成すること
    と、前記内袋のない空隙が前記ケース及び前記少なくと
    も1つの部品に対して所定の形状と場所とを有するよう
    に前記ケース内の所定の位置に内袋を配置することと、
    を含むこと特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記少なくとも1つの部品、内袋及び
    ケースを所定の温度に加熱することと、前記カプセル材
    料を入れる前に所定時間の間、前記温度を維持すること
    と、を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】 内袋(26)をケース(14)内に配
    置することと、 少なくとも1つの部品(16)を前記ケース内に設置す
    ることと、 前記ケース内に液体の状態でカプセル材料(30)を入
    れ、前記カプセル材料を内袋が膨張状態にあるときケー
    ス内で固体状態に変化させることと、 前記内袋を収縮させることと、によって形成される製品
    (10)。
  12. 【請求項12】 少なくとも1つの部品のいかなる部分
    にも接触しないように前記内袋を配置することを特徴と
    する請求項11に記載の製品。
  13. 【請求項13】 前記ケース内に回路基板(12)を配
    置することと、 前記ケースに取り付けられたピン(18)に前記回路基
    板に取り付けられたコネクタ(20)を溶接すること
    と、を有することを特徴とする請求項11に記載の製
    品。
  14. 【請求項14】 前記ケースの底面に前記内袋を取り付
    けることと、 前記内袋の上のケースに回路基板を取り付けることと、 前記内袋と前記回路基板との間にカプセル材料が流れる
    ことを保証するために前記ケース内に前記カプセル材料
    を注ぎながら前記ケースを傾斜することと、を有するこ
    とを特徴とする請求項11に記載の製品。
  15. 【請求項15】 ケース(14)と、 前記ケース内に配置された電気部品(16)と、 前記ケース内に配置されるとともに前記電気部品の少な
    くとも1つの面に接触するように配置されたカプセル材
    料(30)と、 前記ケース内に配置された内袋(26)と、を有するこ
    とを特徴とする装置。
  16. 【請求項16】 前記電気部品は、回路基板(12)を
    有し、前記ケースに密封するように取り付けられるとと
    もに前記ケースに延びるピン(18)と、 前記ピンと前記回路基板の一部との間に溶接された接続
    部分(20)と、を有することを特徴とする請求項15
    に記載の装置。
  17. 【請求項17】 前記内袋の内側は、前記装置の大気環
    境と流体連通することを特徴とする請求項15に記載の
    装置。
  18. 【請求項18】 前記内袋に穴(34)を有することを
    特徴とする請求項15に記載の装置。
  19. 【請求項19】 前記穴(32)に近接する前記ケース
    に穴を有することを特徴とする請求項18に記載の装
    置。
  20. 【請求項20】 前記内袋は、PVC材料を有すること
    を特徴とする請求項15に記載の装置。
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